Микропроцессоры

Лекция 6

Надежность

Возможность работы в многозадачном режиме

Аппаратная и программная совместимость с другими типами компьютеров

Аппаратная и программная совместимость с другими типами компьютеров озна­чает возможность использования на компьютере, соответственно, тех же техни­ческих элементов и программного обеспечения, что и на других типах машин.

Многозадачный режим позволяет выполнять вычисления одновременно по не­скольким программам (многопрограммный режим) или для нескольких поль­зователей (многопользовательский режим). Совмещение во времени работы не­скольких устройств машины, возможное в таком режиме, позволяет существенно увеличить эффективное быстродействие компьютера.

Надежность — это способность системы выполнять полностью и правильно все заданные ей функции.

Наиболее важными компонентами любого компьютера, обуславливающими его основные характеристики, являются микропроцессоры, системные платы и ин­терфейсы.

Микропроцессор (МП), Или Central Processing Unit (CPU) — функционально-за­конченное программно управляемое устройство обработки информации, выпол­ненное в виде одной или нескольких больших (БИС) или сверхбольших (СБИС) интегральных схем.

Микропроцессор выполняет следующие функции:

□ вычисление адресов команд и операндов;

□ выборку и дешифрацию команд из основной памяти (ОП);

□ выборку данных из ОП, регистров МПП и регистров адаптеров внешних уст­ройств (ВУ);

□ прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание ВУ;

□ обработку данных и их запись в ОП, регистры МПП и регистры адаптеров ВУ;

□ выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков ПК;

□ переход к следующей команде.

Основными параметрами микропроцессоров являются:

□ разрядность;

□ рабочая тактовая частота;

□ виды и размер кэш-памяти;

□ состав инструкций;

□ конструктив;

□ рабочее напряжение и т. д.

Разрядность шины данных микропроцессора определяет количество разрядов, над которыми одновременно могут выполняться операции; разрядность шины адреса МП определяет его адресное пространство.

Адресное пространство — это максимальное количество ячеек основной памяти, которое может быть непосредственно адресовано микропроцессором.

Рабочая тактовая частота МП во многом определяет его внутреннее быстро­действие, поскольку каждая команда выполняется за определенное количество тактов. Быстродействие (производительность) ПК зависит также и от тактовой частоты шины системной платы, с которой работает (может работать) МП.

Кэш-память, устанавливаемая на плате МП, имеет два уровня:

□ L1 — память 1-го уровня, находящаяся внутри основной микросхемы (ядра) МП и работающая всегда на полной частоте МП (впервые кэш L1 был введен в МП i486 и у МП i386SLC);

□ L2 — память 2-го уровня, кристалл, размещаемый на плате МП и связан­ный с ядром внутренней микропроцессорной шиной (впервые введен в МП Pentium II). Память L2 может работать на полной или половинной частоте МП. Эффективность этой кэш-памяти зависит и от пропускной способности микропроцессорной шины.

Состав инструкций — перечень, вид и тип команд, автоматически исполняе­мых МП. От типа команд зависит классификационная группа МП (CISC, RISC, VLIW и т. д.). Перечень и вид команд определяют непосредственно те процеду­ры, которые могут выполняться над данными в МП, и те категории данных, над которыми применимы эти процедуры. Дополнительные инструкции в небольших количествах вводились во многих МП (286, 486, Pentium Pro и т. д.). Но сущест­венное изменение состава инструкций произошло в МП i386 (этот состав далее принят за базовый), Pentium MMX, Pentium III, Pentium 4, Pentium D, Core Duo.

Конструктив подразумевает те физические разъемные соединения, в которые устанавливается МП, и которые определяют пригодность материнской платы для установки МП. Разные разъемы имеют разную конструкцию (Slot — щеле­вой разъем, Socket — разъем-гнездо), разное количество контактов, на которые подаются различные сигналы и рабочие напряжения.

Рабочее(ие) напряжение{ия) также является фактором пригодности материнской платы для установки МП.

Классификация микропроцессоров

Первый микропроцессор был выпущен в 1971 году фирмой Intel (США) — МП 4004. В настоящее время разными фирмами (AMD, VIA Apollo, IBM и др.) выпускается много десятков различных микропроцессоров, но наиболее популярными и распространенными являются микропроцессоры фирмы Intel и Intel-подобные.

Все микропроцессоры можно разделить на группы:

□ CISC (Complex Instruction Set Command) с полным набором системы команд;

□ RISC (Reduced Instruction Set Command) с усеченным набором системы команд;

□ VLIW (Very Length Instruction Word) со сверхдлинным командным словом;

□ MISC (Minimum Instruction Set Command) с минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием.

Дата добавления: 2014-01-06